CN110425002A - 一种提高瓦斯抽采浓度的磁控式集流装置及其操作方法 - Google Patents
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Abstract
一种提高瓦斯抽采浓度的磁控式集流装置及其操作方法，包括一端深入煤层中的抽采支管(1)，抽采支管的另一端通过连接阀(2)与取气装置(3)的进气口连接，在磁控罐的一端安装电磁铁Ⅰ(7)，对应电磁铁Ⅰ的另一端安装电磁铁Ⅱ(8)，智能控制阀门Ⅰ、智能控制阀门Ⅱ、电磁铁Ⅰ、电磁铁Ⅱ均由控制装置(9)进行控制；挡板安装在磁控罐的进气口与电磁铁Ⅱ之间；带有永磁铁(11)的活塞可移动的安装在挡板和电磁铁Ⅱ之间，控制装置通过控制电磁铁Ⅰ、电磁铁Ⅱ的磁性，通过与永磁铁产生磁效应来驱动活塞移动；本发明通过改变磁控罐内部的储气空间，来实现瓦斯抽采钻孔的近零负压抽采和磁控罐高浓度瓦斯的外排，提高瓦斯抽采的浓度和效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高瓦斯抽采浓度的装置，具体是一种提高瓦斯抽采浓度的磁控式集流装置及其操作方法，属于煤矿瓦斯抽采利用技术领域。
背景技术
瓦斯抽采是煤矿瓦斯灾害的治本性措施，也是瓦斯资源化利用的最根本途径。国家安全生产监督管理总局令【2015】82号文件发布了“先抽后掘、先抽后采、抽采达标”等强化煤矿瓦斯治理的10条规定；国家能源局【2016】34号文件《煤层气勘探开发行动计划》制定：2020年完成抽采量200亿m3且利用率达60％以上的煤矿井下瓦斯抽采目标。煤层钻孔瓦斯抽采作为高瓦斯、煤与瓦斯突出煤层区域性瓦斯灾害治理和资源化利用的最主要技术措施，在井下得到广泛的应用。2016年煤矿瓦斯抽采量128m3，利用率37.5％，距离目标“60％以上”还相差甚远；究其原因，我国煤矿90％以上的煤层瓦斯抽采工程投入-产出极不平衡，瓦斯抽采浓度小、达标效率和达标率低，煤层瓦斯平均抽采率仅为23％；特别地，因煤层钻孔群和管路联合漏气(简称管网漏气)引起瓦斯浓度沿管网气流方向逐渐衰减，多数矿井煤层瓦斯抽采系统主管路浓度不足10％，甚至低于5％。当管网瓦斯浓度处于5-16％(爆炸极限范围)时还可能诱发瓦斯燃爆风险。如2015年10月26日，某矿发生瓦斯抽采管路燃爆事故造成1人死亡。
分析我国瓦斯抽采浓度普遍偏低的主要原因是因为我国煤矿瓦斯抽采是负压引流式抽采；其原理是利用抽采负压将煤层中的解吸的瓦斯引流到煤层抽采钻孔中，然后再经抽采管网输运出来加以利用或排空。负压抽采必然会造成在钻孔抽采瓦斯过程中，将巷道中的空气引入到抽采系统中，造成瓦斯抽采浓度逐渐衰减。为提高瓦斯抽采的浓度，传统的做法是提高钻孔密封的质量。近年来涌现出许多新型封孔技术，如固相颗粒二次密封技术、囊袋式封孔技术等；虽然上述技术能在一定程度上提高钻孔密封质量，提高瓦斯高浓度抽采的有效期，但受到瓦斯赋存、地质条件和巷道漏风裂隙的限制，这些技术仍不能有效地解决瓦斯抽采浓度整体偏低的问题；事实上瓦斯抽采浓度低的根本原因主要是孔口较低负压的引流瓦斯产生的负效应(携带空气渗入)作用；大量的理论和工程实践已经证明提高抽采负压对抽采瓦斯纯量影响却不大，因此，解决瓦斯抽采浓度偏低的关键就是使抽采孔口的压力基本和巷道气压平衡，消除抽采时的漏气压力梯度，从根本上消除漏气问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高瓦斯抽采浓度的磁控式集流装置及其操作方法，通过改变磁控罐内部的储气空间，来实现瓦斯抽采钻孔的近零负压抽采和磁控罐高浓度瓦斯的外排，在此过程中，可以消除瓦斯抽采过程中漏气的压力梯度，解决钻孔抽采过程中的大面积、大流量漏气问题，提高瓦斯抽采的浓度和效率。
为了实现上述目的，本发明提供一种提高瓦斯抽采浓度的磁控式集流装置，包括一端深入煤层中的抽采支管，抽采支管的另一端通过连接阀与取气装置的进气口连接，还包括磁控罐和控制装置，在取气装置的出气口与磁控罐的进气口连接的管路上安装智能控制阀门Ⅰ，磁控罐的出气口的管路上安装智能控制阀门Ⅱ；
在磁控罐的一端安装电磁铁Ⅰ，对应电磁铁Ⅰ的另一端安装电磁铁Ⅱ，所述的智能控制阀门Ⅰ、智能控制阀门Ⅱ、电磁铁Ⅰ、电磁铁Ⅱ均由控制装置进行控制；电磁铁Ⅰ、电磁铁Ⅱ的工作磁极是一致的；
在磁控罐内部设置挡板，挡板垂直于磁控罐侧面并环绕侧面一周安装在磁控罐的进气口与电磁铁Ⅱ之间，并靠近磁控罐的进气口端；
在磁控罐内部设置带有永磁铁的活塞，所述活塞可移动的安装在挡板和电磁铁Ⅱ之间，控制装置通过控制电磁铁Ⅰ、电磁铁Ⅱ的磁性，通过与永磁铁产生磁效应来驱动活塞移动；
储水罐安装在磁控罐中并焊接在挡板和电磁铁Ⅰ之间，在储水罐上安装排水装置。
作为本发明的进一步改进，所述控制装置通过控制电磁铁Ⅰ、电磁铁Ⅱ缠绕线圈上不同的电流方向和电流强弱来控制电磁铁Ⅰ、电磁铁Ⅱ的磁极和磁性的大小，控制装置内部的旋转开关通过旋转，由电刷将电源Ⅰ、电源Ⅱ交替接入电磁铁Ⅰ、电磁铁Ⅱ的线圈上，产生的电流大小控制电磁铁Ⅰ、电磁铁Ⅱ两端磁性的大小，线圈上通过的电流的流向控制电磁铁Ⅰ、电磁铁Ⅱ两端工作磁极的极性；其中电源Ⅰ、电源Ⅱ的大小不同、放置方向不同，当接通小电源时，控制装置控制智能控制阀门Ⅰ开启、智能控制阀门Ⅱ关闭，且活塞做扩容运动；当接通小大电源时，控制装置控制智能控制阀门Ⅰ关闭、智能控制阀门Ⅱ开启，且活塞做压缩运动。
作为本发明的进一步改进，所述的排水装置为安装在储水罐最底部的水位测量仪和智能排水阀门，当水位到达储水罐高度的五分之四时，水位测量仪将控制智能排水阀门开启，直至放水完成，水位测量仪将控制智能排水阀门关闭。
作为本发明的进一步改进，所述电磁铁Ⅰ、电磁铁Ⅱ安装在磁控罐两端的中心位置；永磁铁安装在活塞的中心位置。
作为本发明的进一步改进，活塞与磁控罐的连接处密封配合。
一种提高瓦斯抽采浓度的磁控式集流装置的操作方法，包括以下步骤：
①将活塞设置在挡板处，由控制装置控制智能控制阀门Ⅰ处于开启状态，智能控制阀门Ⅱ处于关闭状态；由于磁控罐的压强与煤层内的压强之间存在一个压力差，使得集流装置所连接的抽采支管受到稳定合理的引力，将煤层的瓦斯气体引流到磁控罐中；
②控制装置通过控制电磁铁Ⅰ缠绕线圈上通过相对较弱的电流，产生相对较小的磁性，并控制电磁铁Ⅰ缠绕线圈上电流的流向来控制电磁铁Ⅰ的工作磁极的磁性与挡板一侧的永磁铁磁极的磁性相同，电磁铁Ⅰ将会对带有永磁铁的活塞产生一个较弱的排斥力，电磁铁Ⅱ将会对活塞产生一个较弱吸引的力，活塞将做缓慢的扩容运动，使得磁控罐内部的容积缓慢变大，磁控罐内部的压强略低于钻孔出口的压强，保持磁控罐的压强与外界巷道压强近似平衡，实现近零负压抽采钻孔瓦斯；
③当扩容完成之后，瓦斯气体充满整个磁控罐，智能控制阀门Ⅰ处于关闭状态，智能控制阀门Ⅱ处于开启状态，之后，控制装置通过控制电磁铁Ⅰ缠绕线圈上通过相对较强的电流，产生相对较大的磁性，并控制电磁铁Ⅰ缠绕线圈电流的流向来控制电磁铁Ⅰ的工作磁极的磁性与挡板一侧的永磁铁磁极的磁性相反，电磁铁Ⅰ将会对活塞产生一个较强的吸引力，电磁铁Ⅱ将会对活塞产生一个较强的排斥力，活塞将做压缩运动，使得磁控罐内部的容积变小，瓦斯气体的压力和浓度变大，实现磁控罐高浓度瓦斯的外排；
④当压缩过程完成后，重复上述过程；
⑤位于磁控罐底部的储水罐，底部有智能排水阀门和水位测量仪，储水罐中的水位达到储水罐容积的五分之四时，水位测量仪将信号传递给智能排水阀门，进行排水作业，排水完毕后，水位测量仪控制智能排水阀门关闭；排水过程不会影响集流器的工作。
与现有技术相比，本发明通过控制装置控制电磁铁Ⅰ、电磁铁Ⅱ的工作磁极，利用电磁铁Ⅰ、电磁铁Ⅱ的工作磁极与永磁铁的磁性作用来带动活塞在磁控罐中的运动，通过控制活塞运动改变磁控罐的体积变化，进而使得磁控罐的压强与巷道的压强近似保持相等，隔断钻孔孔外漏风，同时磁控罐的压强与煤层内的压强之间存在一个压力差，使得集流装置所连接的抽采支管受到稳定合理的引力，将煤层的瓦斯气体引流到磁控罐中；在瓦斯气体引流至磁控罐的过程中，控制装置通过控制电磁铁Ⅰ的工作磁极的磁性与挡板一侧的永磁铁磁极的磁性相同，电磁铁Ⅰ将会对带有永磁铁的活塞产生一个较弱的排斥力，电磁铁Ⅱ将会对活塞产生一个较弱吸引的力，活塞将做缓慢的扩容运动，使得磁控罐内部的容积缓慢变大，磁控罐内部的压强略低于钻孔出口的压强，保持磁控罐的压强与外界巷道压强近似平衡，实现近零负压抽采钻孔瓦斯；当扩容完成之后，瓦斯气体充满整个磁控罐，智能控制阀门Ⅰ处于关闭状态，智能控制阀门Ⅱ处于开启状态，控制装置通过控制电磁铁Ⅰ的工作磁极的磁性与挡板一侧的永磁铁磁极的磁性相反，电磁铁Ⅰ将会对活塞产生一个较强的吸引力，电磁铁Ⅱ将会对活塞产生一个较强的排斥力，活塞将做压缩运动，使得磁控罐内部的容积变小，瓦斯气体的压力和浓度变大，实现磁控罐高浓度瓦斯的外排；本发明通过改变磁控罐内部的储气空间，来实现瓦斯抽采钻孔的近零负压抽采和磁控罐高浓度瓦斯的外排，在此过程中，可以消除瓦斯抽采过程中漏气的压力梯度，解决钻孔抽采过程中的大面积、大流量漏气问题，提高瓦斯抽采的浓度和效率。
附图说明
图1是本发明的工作原理示意图；
图2是图1的内部剖面图；
图3是储水罐剖面图；
图4是控制装置的原理图。
图中：1、抽采支管，2、连接阀，3、取气装置，4、磁控罐，5、智能控制阀门Ⅰ，6、智能控制阀门Ⅱ，7、电磁铁Ⅰ，8、电磁铁Ⅱ，9、控制装置，9.1、旋转开关，9.2、电刷，9.3、电源Ⅰ，9.4、电源Ⅱ，10、挡板，11、永磁铁，12、活塞，13、储水罐，14、水位测量仪，15、智能排水阀门。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1-图4所示，一种提高瓦斯抽采浓度的磁控式集流装置，包括一端深入煤层中的抽采支管1，抽采支管1的另一端通过连接阀2与取气装置3的进气口连接，连接阀2能够将抽采支管1和取气装置3密封连接，保证瓦斯气体在由抽采支管1通过连接阀2进入取气装置的过程中不会产生气体泄漏；
还包括磁控罐4和控制装置9，所述磁控罐4作为集气场所，要保证良好的密封性，在取气装置3的出气口与磁控罐4的进气口连接的管路上安装智能控制阀门Ⅰ5，磁控罐4的出气口的管路上安装智能控制阀门Ⅱ6；
在磁控罐4的一端安装电磁铁Ⅰ7，对应电磁铁Ⅰ7的另一端安装电磁铁Ⅱ8，所述的智能控制阀门Ⅰ5、智能控制阀门Ⅱ6、电磁铁Ⅰ7、电磁铁Ⅱ8均由控制装置9进行控制；控制装置9通过调整电磁铁Ⅰ7、电磁铁Ⅱ8线圈的缠绕方式，来始终保持电磁铁Ⅰ7、电磁铁Ⅱ8的工作磁极是一致的；
在磁控罐4内部设置挡板10，挡板10垂直于磁控罐4侧面并环绕侧面一周安装在磁控罐4的进气口与电磁铁Ⅱ8之间，并靠近磁控罐4的进气口端；
在磁控罐4内部设置带有永磁铁11的活塞12，所述活塞12可移动的安装在挡板10和电磁铁Ⅱ8之间，为了提高活塞12在磁控罐4中移动的灵活性，需将磁控罐4内部表面设置成光滑的；控制装置9通过控制电磁铁Ⅰ7、电磁铁Ⅱ8的磁性，通过与永磁铁11产生磁效应来驱动活塞12移动；
储水罐13安装在磁控罐4中并焊接在挡板10和电磁铁Ⅰ7之间，在储水罐13上安装排水装置。
所述控制装置9通过控制电磁铁Ⅰ7、电磁铁Ⅱ8缠绕线圈上不同的电流方向和电流强弱来控制电磁铁Ⅰ7、电磁铁Ⅱ8的磁极和磁性的大小，控制装置9内部的旋转开关9.1通过旋转，由电刷9.2将电源Ⅰ9.3、电源Ⅱ9.4交替接入电磁铁Ⅰ7、电磁铁Ⅱ8的线圈上，产生的电流大小控制电磁铁Ⅰ7、电磁铁Ⅱ8两端磁性的大小，线圈上通过的电流的流向控制电磁铁Ⅰ7、电磁铁Ⅱ8两端工作磁极的极性；其中电源Ⅰ9.3、电源Ⅱ9.4的大小不同、放置方向不同，当接通小电源时，控制装置9控制智能控制阀门Ⅰ5开启、智能控制阀门Ⅱ6关闭，且活塞12做扩容运动；当接通小大电源时，控制装置9控制智能控制阀门Ⅰ5关闭、智能控制阀门Ⅱ6开启，且活塞12做压缩运动；具体的：控制装置9内部的旋转开关9.1通过一定的转速旋转，将电源Ⅰ9.3、电源Ⅱ9.4交替接入电磁铁Ⅰ7、电磁铁Ⅱ8的线圈上，进行持续作业，下面给出一个实施例，比如说电源Ⅰ9.3的电压小，电源Ⅱ9.4的电压大，当只有接通电源Ⅰ9.3时，控制装置9控制智能控制阀门Ⅰ5开启、智能控制阀门Ⅱ6关闭，此时电源Ⅰ9.3与电磁铁Ⅰ7上的线圈相连，通过控制电磁铁Ⅰ7缠绕线圈上通过相对较弱的电流，此时电磁铁Ⅰ7上会产生相对较小的磁性，并控制电磁铁Ⅰ7缠绕线圈上电流的流向来控制电磁铁Ⅰ7的工作磁极的磁性与挡板10一侧的永磁铁11磁极的磁性相同，电磁铁Ⅰ7将会对带有永磁铁11的活塞12产生一个较弱的排斥力，由于电磁铁Ⅱ8与电磁铁Ⅰ7的磁极相同，电磁铁Ⅱ8将会对活塞12产生一个较弱吸引的力，活塞12将做缓慢的扩容运动；当只有接通电源Ⅱ9.4时，控制装置9控制智能控制阀门Ⅰ5关闭、智能控制阀门Ⅱ6开启，此时电源Ⅱ9.4与电磁铁Ⅰ7上的线圈相连，通过控制电磁铁Ⅰ7缠绕线圈上通过相对较强的电流，此时电磁铁Ⅰ7上会产生相对较大的磁性，并控制电磁铁Ⅰ7缠绕线圈电流的流向来控制电磁铁Ⅰ7的工作磁极的磁性与挡板10一侧的永磁铁11磁极的磁性相反，电磁铁Ⅰ7将会对活塞12产生一个较强的吸引力，电磁铁Ⅱ8将会对活塞12产生一个较强的排斥力，活塞12将做压缩运动。
为了将储水罐13中的水排出，本发明的排水装置为安装在储水罐13最底部的水位测量仪14和智能排水阀门15，当水位到达储水罐13高度的五分之四时，水位测量仪14将控制智能排水阀门15开启，直至放水完成，水位测量仪14将控制智能排水阀门15关闭，智能化程度高，不需要实时进行人工监测排水，且在排水的过程中不会影响本发明的工作。
为了增强电磁铁Ⅰ7、电磁铁Ⅱ8分别与永磁铁11之间的磁力作用，本发明将电磁铁Ⅰ7、电磁铁Ⅱ8安装在磁控罐4两端的中心位置；永磁铁11安装在活塞12的中心位置。
为了保证活塞12在运动的过程中不会发生气体从磁控罐一侧空间向另一侧空间漏气，本发明选择将活塞12与磁控罐4的连接处密封配合。
一种提高瓦斯抽采浓度的磁控式集流装置的操作方法，包括以下步骤：
①将活塞12设置在挡板10处，由控制装置9控制智能控制阀门Ⅰ5处于开启状态，智能控制阀门Ⅱ6处于关闭状态；由于磁控罐4的压强与煤层内的压强之间存在一个压力差，使得集流装置所连接的抽采支管1受到稳定合理的引力，将煤层的瓦斯气体引流到磁控罐4中；
②控制装置9通过控制电磁铁Ⅰ7缠绕线圈上通过相对较弱的电流，产生相对较小的磁性，并控制电磁铁Ⅰ7缠绕线圈上电流的流向来控制电磁铁Ⅰ7的工作磁极的磁性与挡板10一侧的永磁铁11磁极的磁性相同，电磁铁Ⅰ7将会对带有永磁铁11的活塞12产生一个较弱的排斥力，电磁铁Ⅱ8将会对活塞12产生一个较弱吸引的力，活塞12将做缓慢的扩容运动，使得磁控罐4内部的容积缓慢变大，磁控罐4内部的压强略低于钻孔出口的压强，保持磁控罐的压强与外界巷道压强近似平衡，实现近零负压抽采钻孔瓦斯；
③当扩容完成之后，瓦斯气体充满整个磁控罐4，控制装置9控制智能控制阀门Ⅰ5处于关闭状态，智能控制阀门Ⅱ6处于开启状态，之后，控制装置9通过控制电磁铁Ⅰ7缠绕线圈上通过相对较强的电流，产生相对较大的磁性，并控制电磁铁Ⅰ7缠绕线圈电流的流向来控制电磁铁Ⅰ7的工作磁极的磁性与挡板10一侧的永磁铁11磁极的磁性相反，电磁铁Ⅰ7将会对活塞12产生一个较强的吸引力，电磁铁Ⅱ8将会对活塞12产生一个较强的排斥力，活塞12将做压缩运动，使得磁控罐4内部的容积变小，瓦斯气体的压力和浓度变大，实现磁控罐高浓度瓦斯的外排；
④当压缩过程完成后，重复上述过程；
⑤位于磁控罐4底部的储水罐13，底部有智能排水阀门15和水位测量仪13，储水罐13中的水位达到储水罐13容积的五分之四时，水位测量仪13将信号传递给智能排水阀门15，进行排水作业，排水完毕后，水位测量仪13控制智能排水阀门15关闭；排水过程不会影响集流器的工作。
Claims (6)
1.一种提高瓦斯抽采浓度的磁控式集流装置，包括一端深入煤层中的抽采支管(1)，抽采支管(1)的另一端通过连接阀(2)与取气装置(3)的进气口连接，其特征在于，还包括磁控罐(4)和控制装置(9)，在取气装置(3)的出气口与磁控罐(4)的进气口连接的管路上安装智能控制阀门Ⅰ(5)，磁控罐(4)出气口的管路上安装智能控制阀门Ⅱ(6)；
在磁控罐(4)的一端安装电磁铁Ⅰ(7)，对应电磁铁Ⅰ(7)的另一端安装电磁铁Ⅱ(8)，所述的智能控制阀门Ⅰ(5)、智能控制阀门Ⅱ(6)、电磁铁Ⅰ(7)、电磁铁Ⅱ(8)均由控制装置(9)进行控制；电磁铁Ⅰ(7)、电磁铁Ⅱ(8)的工作磁极是一致的；
在磁控罐(4)内部设置挡板(10)，挡板(10)环绕磁控罐(4)侧面一周并安装在磁控罐(4)的进气口与电磁铁Ⅱ(8)之间，并靠近磁控罐(4)的进气口端；
在磁控罐(4)内部设置带有永磁铁(11)的活塞(12)，所述活塞(12)可移动的安装在挡板(10)和电磁铁Ⅱ(8)之间，控制装置(9)通过控制电磁铁Ⅰ(7)、电磁铁Ⅱ(8)的磁性，通过与永磁铁(11)产生磁效应来驱动活塞(12)移动；
储水罐(13)安装在磁控罐(4)中并焊接在挡板(10)和电磁铁Ⅰ(7)之间，在储水罐(13)上安装排水装置。
2.根据权利要求1所述的一种提高瓦斯抽采浓度的磁控式集流装置，其特征在于，所述控制装置(9)通过控制电磁铁Ⅰ(7)、电磁铁Ⅱ(8)缠绕线圈上不同的电流方向和电流强弱来控制电磁铁Ⅰ(7)、电磁铁Ⅱ(8)的磁极和磁性的大小，控制装置(9)内部的旋转开关(9.1)通过旋转，由电刷(9.2)将电源Ⅰ(9.3)、电源Ⅱ(9.4)交替接入电磁铁Ⅰ(7)、电磁铁Ⅱ(8)的线圈上，产生的电流大小控制电磁铁Ⅰ(7)、电磁铁Ⅱ(8)两端磁性的大小，线圈上通过的电流的流向控制电磁铁Ⅰ(7)、电磁铁Ⅱ(8)两端工作磁极的极性；其中电源Ⅰ(9.3)、电源Ⅱ(9.4)的大小不同、放置方向不同，当接通小电源时，控制装置(9)控制智能控制阀门Ⅰ(5)开启、智能控制阀门Ⅱ(6)关闭，且活塞(12)做扩容运动；当接通小大电源时，控制装置(9)控制智能控制阀门Ⅰ(5)关闭、智能控制阀门Ⅱ(6)开启，且活塞(12)做压缩运动。
3.根据权利要求1或2所述的一种提高瓦斯抽采浓度的磁控式集流装置，其特征在于，所述的排水装置为安装在储水罐(13)最底部的水位测量仪(14)和智能排水阀门(15)，当水位到达储水罐(13)高度的五分之四时，水位测量仪(14)将控制智能排水阀门(15)开启，直至放水完成，水位测量仪(14)将控制智能排水阀门(15)关闭。
4.根据权利要求3所述的一种提高瓦斯抽采浓度的磁控式集流装置，其特征在于，所述电磁铁Ⅰ(7)、电磁铁Ⅱ(8)安装在磁控罐(4)两端的中心位置；永磁铁(11)安装在活塞(12)的中心位置。
5.根据权利要求4所述的一种提高瓦斯抽采浓度的磁控式集流装置，其特征在于，活塞(12)与磁控罐(4)的连接处密封配合。
6.一种提高瓦斯抽采浓度的磁控式集流装置的操作方法，其特征在于，包括以下步骤：
①将活塞(12)设置在挡板(10)处，由控制装置(9)控制智能控制阀门Ⅰ(5)处于开启状态，智能控制阀门Ⅱ(6)处于关闭状态；由于磁控罐(4)的压强与煤层内的压强之间存在一个压力差，使得集流装置所连接的抽采支管(1)受到稳定合理的引力，将煤层的瓦斯气体引流到磁控罐(4)中；
②控制装置(9)通过控制电磁铁Ⅰ(7)缠绕线圈上通过相对较弱的电流，产生相对较小的磁性，并控制电磁铁Ⅰ(7)缠绕线圈上电流的流向来控制电磁铁Ⅰ(7)的工作磁极的磁性与挡板(10)一侧的永磁铁(11)磁极的磁性相同，电磁铁Ⅰ(7)将会对带有永磁铁(11)的活塞(12)产生一个较弱的排斥力，电磁铁Ⅱ(8)将会对活塞(12)产生一个较弱吸引的力，活塞(12)将做缓慢的扩容运动，使得磁控罐(4)内部的容积缓慢变大，磁控罐(4)内部的压强略低于钻孔出口的压强，保持磁控罐的压强与外界巷道压强近似平衡，实现近零负压抽采钻孔瓦斯；
③当扩容完成之后，瓦斯气体充满整个磁控罐(4)，智能控制阀门Ⅰ(5)处于关闭状态，智能控制阀门Ⅱ(6)处于开启状态，之后，控制装置(9)通过控制电磁铁Ⅰ(7)缠绕线圈上通过相对较强的电流，产生相对较大的磁性，并控制电磁铁Ⅰ(7)缠绕线圈电流的流向来控制电磁铁Ⅰ(7)的工作磁极的磁性与挡板(10)一侧的永磁铁(11)磁极的磁性相反，电磁铁Ⅰ(7)将会对活塞(12)产生一个较强的吸引力，电磁铁Ⅱ(8)将会对活塞(12)产生一个较强的排斥力，活塞(12)将做压缩运动，使得磁控罐(4)内部的容积变小，瓦斯气体的压力和浓度变大，实现磁控罐高浓度瓦斯的外排；
④当压缩过程完成后，重复上述过程；
⑤位于磁控罐(4)底部的储水罐(13)，底部有智能排水阀门(15)和水位测量仪(13)，储水罐(13)中的水位达到储水罐(13)容积的五分之四时，水位测量仪(13)将信号传递给智能排水阀门(15)，进行排水作业，排水完毕后，水位测量仪(13)控制智能排水阀门(15)关闭；排水过程不会影响集流器的工作。
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